DE102016115693A1 - Hochtemperaturisolator und Herstellungsverfahren - Google Patents

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Kristina Wilsch
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    • C04B2111/20Resistance against chemical, physical or biological attack
    • C04B2111/28Fire resistance, i.e. materials resistant to accidental fires or high temperatures

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hochtemperaturisolator, ein Herstellungsverfahren für einen Hochtemperaturisolator. Um eine Hochtemperaturisolation mit verbesserten Eigenschaften für einen flexiblen Einsatz für einen Temperaturbereich von etwa 600 °C bis ca. 1.100 °C sowie ein entsprechendes Herstellungsverfahren zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass der Hochtemperaturisolator aus einem Aerogel-Bindemittel-Verbundwerkstoff besteht und als dreidimensional geformtes Oberflächenprofil für einen Einsatz als Hitzeschutz ausgebildet ist und eine Matrix aus einem anorganischen Bindemittel und Aerogel umfasst.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hochtemperaturisolator und ein Herstellungsverfahren für einen Hochtemperaturisolator.
  • Aus dem Stand der Technik sind im Bereich der Hochtemperaturisolierung diverse Ansätze bekannt, die nachfolgend in unterschiedliche Systeme eingeteilt werden:
    Material A ist eine mikroporöse Wärmedämmplatte mit SiC als Trübungsmittel. Dieses Isolationsmaterial wird u.a. von den Firmen Promat, Microtherm und Hightech Ceram hergestellt bzw. vertrieben.
  • Als Material B wird eine Silika-Aerogel Paneele unter anderem von Fa. Guangdong Alison Hi-Tech Co. hergestellt. Darüber hinaus werden als Material C beispielsweise von den Firmen Frenzelit Werke GmbH und Asglawo technofibre GmbH Mineralfaservlies angeboten, welche ebenfalls als Hochtemperaturdämmung verwendet werden.
  • Plattenförmige Hochtemperaturisolierungen, wie Material A und B, werden als Hinterisolierung in Industrieöfen, als Isolierung von SOFC-Brennstoffzellen und als Wärmedämmung für Thermalbatterien verwendet. Die Herstellung ist allerdings auf Plattenware beschränkt, so dass eine Bearbeitung zerspanend z.B. mittels Fräsen vorgenommen werden muss, was sehr kostenintensiv ist. Eine hohe Staubfreisetzung während der Bearbeitung und in der Anwendung erschwert den Einsatz.
  • Bei Material C handelt es sich um ein flexibles Isolationsmaterial. Dieses kann zum Beispiel als Direktisolierung in thermischen Abschirmsystemen oder in mehrlagigen Hitzeabschirmsystemen in der Automobilindustrie eingesetzt werden.
  • In der Tabelle von 1 sind Temperaturbeständigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Kaltdruckfestigkeit und Dichte der vorstehend genannten Materialien A, B und C gegenübergestellt. Sie besitzen alle eine Temperaurbeständigkeit von min. 1000 °C und weisen alle eine gute bis sehr gute Wärmeisolationswirkung auf.
  • Die vorstehend genannten Materialien weisen jedoch mit Blick auf einen Einsatz in einem Hochtemperaturbereich eine Reihe von Nachteilen auf. So werden Material A und B in Form von Platten hergestellt. Eine direkte, endgeometrienahe Fertigung dieser Materialien ist aktuell nicht möglich. Zur Konfektionierung dieser Materialien ist deshalb eine sehr aufwändige und damit kostenintensive Bearbeitung notwendig, z.B. mittels Bohren und/oder Fräsen. Des Weiteren kommt es bei der Bearbeitung dieser Materialien zu einer enormen Staubentwicklung.
  • Zudem enthält kommerziell angebotenes Material B keramische Fasern und Füllstoffe, wie Titandioxid sowie organische Bestandteile. Bei thermischer Belastung im Bereich von ca. 400 °C treten organische Bestandteile aus, welche als möglicherweise kanzerogen eingestuft sind.
  • Material C ist flexibel und kann deshalb nicht in Anwendungen eingesetzt werden, in denen ein druck- und formstabiles Material, wie Material A und B, benötigt wird. Wird das Material zum ersten Mal auf Anwendungstemperatur erhitzt, dann verbrennt die Schlichte, das Material schwindet und wird brüchig.
  • Ein Produkt, das alle Anforderungen an Isolationswirkung, Druck- und Vibrationsbeständigkeit erfüllt und zugleich keine gesundheitsgefährdenden Stoffe freisetzt, ist derzeit nicht auf dem Markt verfügbar. Alle vorstehend genannten Materialien setzen bei einer Bearbeitung und Vorbereitung bzw. Anpassung für den Einsatz sowie bei einem Ersteinsatz gesundheitsgefährdende Stoffe in Form von Feinstäuben frei oder entgasen bei einer Inbetriebnahme durch Verbrennung organischer Bestandteile.
  • Die vorliegende Erfindung hat das Ziel, eine Hochtemperaturisolation mit verbesserten Eigenschaften für einen flexiblen Einsatz für einen Temperaturbereich von etwa 600 °C bis ca. 1.100 °C sowie ein entsprechendes Herstellungsverfahren zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass der Hochtemperaturisolator aus einem Aerogel-Bindemittel-Verbundwerkstoff besteht und als dreidimensional geformtes Oberflächenprofil für einen Einsatz als Hitzeschutz ausgebildet ist und eine Matrix aus einem anorganischen Bindemittel und Aerogel umfasst.
  • Ferner ist ein Verfahren gemäß Anspruch 6 dadurch eine Lösung der vorstehend genannten Aufgabe, dass zur Herstellung eines Hitzeschutzes eine Mischung aus anorganischem Aerogel und anorganischem Bindemittel verwendet wird, die sich durch besonders niedrige Wärmeleitfähigkeiten bei gleichzeitig guter mechanischer Beständigkeit bei hoher Flexibilität in der Formgebung auszeichnen.
  • Es ist ein Aerogel-Verbundstoff bekannt, der aber nur in der Bauindustrie als Gebäudedämmung verwendet wird. Derartige Aerogel-Verbundstoffe erfüllen die Anforderungen an Brandschutz, Wärmedämmung sowie Tragfähigkeit im Baugewerbe. Allerdings sind sie nicht für den Hochtemperaturbereich ausgelegt. Plattenware wird zum Beispiel von der Firma HECK Aerogel hergestellt. Die Firma FIXT bietet Putz mit einem Aerogel als Zuschlagstoff für Putz an.
  • Für wärmedämmende Baustoffe werden Materialien, wie Zement, Beton, Gips oder Ähnliches als Matrix und Aerogelpartikel als Füllstoff verwendet. Die so hergestellten Verbundwerkstoffe sind für normale Umgebungstemperaturen ausgelegt, also bekannte Extremwerte für Sommer und Winter, wie sie in und an Häusern und Hallen auch unter Berücksichtigung normaler Brand- und Feuer-Widerstandsklassifizierungen auftreten können. Theoretisch können Verbundwerkstoffe mit einem Aerogelanteil von bis zu 99 Vol-% erstellt werden. Aufgrund der mangelnden Stabilität sind aber nur Produkte mit einem Aerogelanteil von bis zu 80 Vol-% auf dem Markt verfügbar, das entspricht einer Wärmeleitfähigkeit von 0,05 W/(mK) bei einer Dichte von 300 kg/m3. Allgemein liegt das Augenmerk der Produkte auf hoher mechanischer Festigkeit bei niedriger Wärmeleitfähigkeit. Für den Hochtemperaturbereich sind diese nicht ausgelegt, siehe Buratti, Cinzia, et al., et al. Development of innovative aerogel based plasters preliminary thermal and acoustic performance evaluation. Sustainability. 6, 2014, Bd. 9, S. 5839–5852.
  • Ein aktuell auf dem Markt angebotenes Material aus einer Matrix und Aerogelpartikel als Füllstoff ist für die Bauindustrie entwickelt worden. Seine Anwendung ist dabei hauptsächlich auf die Gebäudedämmung beschränkt. Somit ist das Material nicht für einen Dauerbetrieb in einem Hochtemperaturbereich ausgelegt und dementsprechend nicht dauerhaft bei Temperaturen von 600 °C – ca. 1.100 °C beständig. Erfindungsgemäß ist ein Material aber gerade für einen Einsatz in derartigen Temperaturbereichen als Hochtemperaturisolator ausgebildet.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Demnach weist der Hochtemperaturisolator eine Beschichtung oder Abdeckschicht auf. Diese Beschichtung oder Abdeckschicht ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als Kaschierung ausgeführt, wobei eine Anhaftung des Verbundkörpers dadurch verbessert wird, dass diese aus einem porösen Material besteht, das von dem eingesetzten Bindemittel zumindest zum Teil durchdrungen werden kann. Alternativ oder zusätzlich ist der Hochtemperaturisolator gekapselt. Die Kapselung besteht je nach Anwendungsfall aus unterschiedlichsten Materialien, wie z.B. Stahlblech oder Aluminiumfolie. Vorzugsweise ist die Beschichtung oder die Abdeckschicht umschließend ausgebildet.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Abdeckschicht als Kaschierung ausgeführt. Dabei besteht die Kaschierung aus einem porösen anorganischen Material. Hierbei wird eine Verwendung textiler Stoffe auf anorganischer Basis in Form von Silikat-Vliesstoffen bevorzugt.
  • Der Hochtemperaturisolator ist als Wärmeabschirmung in Form eines ebenen Plattenteils oder eines dreidimensional geformten Oberflächenprofils ausgebildet. Hierdurch eröffnen sich Vereinfachungen in einer Fertigung unter Verwendung erfindungsgemäßer Hochtemperaturisolatoren, wie nachfolgend noch unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung beschrieben wird.
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines Hochtemperaturisolators zeichnet sich gemäß einer Weiterbildung dadurch aus, dass als anorganische Bindemittel Zement, Wasserglas und/oder Beton unter Zugabe von Aerogel in eine dreidimensionale Form gegeben werden.
  • Vorteilhafterweise werden Pigmente mit IR-absorbierenden oder IR-reflektierenden Eigenschaften der Matrix des Hochtemperaturisolators beigemischt oder an bzw. auf dem Hochtemperaturisolator als Beschichtungsmittel verwendet.
  • In Ausführungsformen des Hochtemperaturisolators werden dem Material der Matrix Dispergiermittel, Erhärtungsbeschleuniger, Verflüssiger, Entschäumer u. ä. als Additive hinzugegeben. Für eine Verwendung derartiger Additive sind die Erfordernisse eines jeweiligen Anwendungsfalls maßgeblich.
  • Besonders vorteilhafter Weise werden Fasern, und insbesondere AR-Glasfasern verschiedener Längen und Dicken, eingebracht bzw. eingemischt für verbesserte mechanische Eigenschaften des Hochtemperaturisolators. Alternativ werden derartige Fasern bei der Herstellung nach Art eines Prepregs eingesetzt und umschlossen.
  • Nachfolgend werden weitere Merkmale und Vorteile erfindungsgemäßer Ausführungsformen unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in schematischer Darstellung:
  • 1: eine tabellarische Gegenüberstellung von Eigenschaften der Materialien A, B, C und eines Materials D gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • 2: eine Schnittdarstellung einer Wärmeabschirmung unter Verwendung eines Hochtemperaturisolators gemäß vorliegender Erfindung;
  • 3: eine Ansicht eines Anwendungsbeispiels unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Hochtemperaturisolators in einer Festoxidbrennstoffzelle in Form einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle und
  • 4: eine Schnittdarstellung einer L-förmigen Wärmeabschirmung als weiteres Ausführungsbeispiel eines Hochtemperaturisolators gemäß vorliegender Erfindung.
  • Über die verschiedenen Abbildungen hinweg werden für gleiche Elemente oder Verfahrensschritte stets die gleichen Bezugszeichen verwendet. Ohne Beschränkung der Erfindung wird nachfolgend nur ein Einsatz von Hochtemperaturisolatoren in Bezug auf einen Einsatz als Hitzeschild eingegangen. Derartige Hitzeschilde und Abschirmungen haben eine hohe technische wie wirtschaftliche Bedeutung beispielsweise in Kraftfahrzeugen, wo eine von einer Verbrennungskraftmaschine und zugehörigen Abgasführungen ausgehende Hitzeeinwirkung auf benachbarte Vorrichtungen und Bauteile stark abzumindern ist. Es ist aber für den Fachmann offensichtlich, dass in gleicher Weise auch eine Anpassung z.B. auf eine Isolierung für eine Brennstoffzelle möglich ist.
  • 1 gibt eine tabellarische Übersicht von wesentlichen Eigenschaften der eingangs beschriebenen bekannten und kommerziell erhältlichen Materialien A, B und C mit entsprechender Gegenüberstellung. Die Tabelle wird um Daten der Wärmeleitfähigkeiten zu einem neuartigen Material D gemäß vorliegender Erfindung ergänzt. Alle Daten der einzelnen Proben sind mittels eines Plattenverfahrens unter identischen Bedingungen bestimmt worden und werden daher als objektiv vergleichbar angesehen. Es zeigt sich, dass bei vergleichbarer maximaler Temperaturbeständigkeit Tmax das neu vorgeschlagene Material D über die drei gemessenen Temperaturpunkte hinweg betrachtet einen mittleren Platz belegt, wobei es sich aber durch wesentliche Eigenschaften positiv von den übrigen Materialien abhebt, wie nachfolgend ausgeführt.
  • Gegenüber den Materialien A, B und C unterscheidet sich das neuartige Material D dadurch, dass es hergestellt wird, indem Zement, Wasserglas und/oder Beton als anorganische Bindemittel unter Zugabe von Aerogel in eine dreidimensionale Form gegeben werden. Das Material D weist eine Matrix aus anorganischen Bindemittel und Aerogel auf. Die Schrumpfung beim Erhärten ist äußerst gering, wobei sich vorteilhafterweise auch eine für eine Entformung ausreichende Festigkeit bei der Herstellung eines derartigen Hochtemperaturisolators sehr schnell einstellt.
  • 2 zeigt eine Wärmeabschirmung 1 unter Verwendung eines Hochtemperaturisolators gemäß vorliegender Erfindung in einer Schnittdarstellung. Eine Matrix aus einem anorganischen Bindemittel 2 umschließt im Wesentlichen gleichverteilt angeordnete Aerogel-Partikel 3 vorbestimmter Größe. Hier wird Zement als anorganisches Bindemittel 2 verwendet, wobei über ein Zement:Wasser-Verhältnis über einen bestimmten Bereich eingestellt werden kann, um das Prozessfenster zur Herstellung und/oder physikalische Eigenschaften des Endprodukts zu verbessern. Nach Abschluss, bevorzugt aber während der Formgebung, kann an der Oberfläche eine Kaschierung als Schutzschicht aufgebracht werden.
  • In dem vorliegenden Beispielfall wird bei der Herstellung eine Form einheitlich mit einer textilen Schicht ausgekleidet und nachfolgend das Matrix-bildende anorganische Bindemittel 2 mit den Aerogel-Partikel 3 eingefüllt. Damit weist die Wärmeabschirmung 1 an ihren Außenseiten eine geschlossene Abdeckschicht 4 auf. Die Abdeckschicht 4 ist in dem Ausführungsbeispiel von 2 als Kaschierung 5 ausgebildet. Die Kaschierung 4 besteht aus einem porösen anorganischen Material, hier ein Silikat-Vliesstoff und kann in der andeuteten Weise schlauchförmig geschlossen sein. Aufgrund der Porosität des anorganischen Materials 5 kann das anorganische Bindemittel 2 die Abdeckschicht 4 teilweise durchdringen. Damit bildet sich eine Mischschicht 6 aus, durch die eine dauerhafte und auch vibrationsfeste Verbindung zwischen dem anorganischen Bindemittel 2 und der Abdeckschicht 4 geschaffen wird. Je nach Anwendungsfall wird eine in einem späteren Einsatzfall als Warmseite dienende Oberfläche mit einem anderen Material versehen oder beschichtet, als eine Kaltseite. So kann auf einer Kaltseite mit Maximaltemperaturen unterhalb von 350°C auch ein kunststoffbasiertes Vliesmaterial eingesetzt werden. Zusätzlich kann die Kaltseite des Hochtemperaturisolators durch Beschichtungen hydrophob und/oder oleophob ausgerüstet werden.
  • Hierzu können schon während des Herstellungsprozesses z.B. ein Vlies einerseits und eine metallische Folie andererseits verwendet werden. Außerdem ist eine Beschichtung einer Oberfläche des fertigen, bzw. zumindest ausreichend erhärteten Körpers der Wärmeabschirmung 1 auch mit einer IR-Strahlung reflektierende Partikel enthaltenden Farbe etc. möglich. Hiermit wird eine Heißseite bevorzugt beschichtet.
  • 3 ist eine Ansicht eines Anwendungsbeispiels unter Verwendung der Wärmeabschirmung 1 als Hochtemperaturisolator für eine Festoxidbrennstoffzelle 10, englisch als Solid Oxide Fuel Cell bezeichnet und als SOFC gekürzt. Eine SOFC 10 wird als Hochtemperatur-Brennstoffzelle bei einer Betriebstemperatur von 650 – ca. 1000 °C betrieben und muss daher dementsprechend thermisch isoliert werden. Hierzu ist beispielsweise aus der DE 10 2012 223 864 B3 eine thermische Isolierung nach Art eines geschlossenen Innen-Käfig 11 vorgesehen, der aus sechs ebenen Plattenteilen 1a aufgebaut ist. Dieser Innen-Käfig 11 ist von einem Außen-Käfig 12 umschlossen. Um ein Entweichen von Gasen und/oder thermischer Strahlung durch Schlitze oder Spalten 7 zwischen diesen Plattenteilen so weit als möglich zu vermindern, werden die jeweiligen Plattenteile unter Druck gegeneinander positioniert. Es können nach dem Stand der Technik hier in nicht weiter dargestellter Weise zusätzlich auch noch kompressible, thermisch stabile Dichtmedien z.B. in Form mineralischer Fasern eingesetzt werden, z.B. als Vliesstoffe oder Dicht-Bänder.
  • Die jeweils sechs ebenen Plattenteile 1a des Innen-Käfig 11, wie des Außen-Käfig 12 werden hier durch eine Struktur gemäß 2 gebildet. Aufgrund der endkonturnahen Fertigung ist eine wie auch immer geartet Nachbearbeitung i.d.R. nicht mehr erforderlich. Auch können Durchführungen von Anschlüssen 13 und Rohrleitungen 14 für die Ver- und Entsorgung eines nicht weiter dargestellten Kerns 15 der SOFC gleich bei der Herstellung der entsprechenden Plattenteile 1a als Freisparungen berücksichtig werden, statt dass sie nach Fertigstellung durch spanende Bearbeitung durch Bohren oder Fräsen ausgebildet werden. Die Kaschierung 5 der Plattenteile 1a ersetzt dabei zusätzlich sonst separat vorzusehende kompressible Dichtungen in den Bereichen der Spalten 7 und Übergängen der jeweiligen Käfig 11, 12.
  • Ein Hochtemperaturisolator ist für einen Einsatz als Wärmeabschirmung 1 als endgeometrienahes und damit möglichst passgenaues, dreidimensional geformtes Oberflächenprofil 1b in Form eines Formkörpers für einen Einsatz als Hitzeschutz ausgebildet. 4 zeigt eine beispielhafte Schnittdarstellung einer L-förmigen Wärmeabschirmung 1 unter Verwendung eines Hochtemperaturisolators mit einer Kaschierung 5 in einem einstufigen Kaschierungs- und Formgebungsprozess gemäß vorliegender Erfindung. Die Verwendung L-förmiger Teile 1b statt der von Platten 1a beim inneren Käfig 11 verschiebt eine Dichtstelle aus dem Bereich einer jeweiligen Ecke in einen wählbaren Bereich der Seitenflächen. Im Zusammenspiel mit dem äußeren Käfig 12 kann so in einfacher Weise eine Art von Labyrinth-Dichtung aufgebaut werden, um eine über Wärmebrücken austretende Wärmemenge weiter zu beschränken.
  • Ferner kann das dargestellte L-Teil leicht in ein U-förmiges Teil weiter entwickelt werden. In diesen Bauformen ist aufgrund der einstellbar schnellen Erstarrung des anorganischen Bindemittels 2 eine Herstellung nach Art eines Strangguss-Teils möglich. Auch ist eine Weiterbildung zur Herstellung einer Art von rechteckigen Wannen als Halbschalen unter zusätzlicher Einsparung von Dichtungsstellen möglich.
  • Als Rezeptur für den Aerogelbeton kann verwendet werden:
    30–60 Vol-% Aerogel und Verhältnis Zement bzw. Beton:Wasser = 1:1–1:1,2. Dabei wird als Beton ein handelsüblicher dämmender Feuerbeton verwendet.
  • Ein vorstehend beschriebener Verbundwerkstoff kann im Hochtemperaturbereich mindestens bis ca. 1.100 °C eingesetzt werden, besitzt eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit und damit eine herausragende Isolationswirkung. Ein derartiger Verbundwerkstoff kann in Abschirmsystemen für sämtliche Hochtemperaturanwendungen, wie zum Beispiel in SOFC Brennstoffzellen oder an einem Krümmer im Automobil eingesetzt werden. Durch IR-absorbierende oder IR-reflektierende Zusätze kann die Isolationswirkung auch bei hohen Temperaturen verstärkt werden, da hierdurch der Strahlungsanteil der Wärmeübertragung vermindert werden kann.
  • Besonders vorteilhafter Weise werden die Möglichkeiten einer endgeometrienahen Fertigung und die Machbarkeit einer Herstellung von Profilen geschaffen, wie vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Somit entfällt insbesondere im Gegensatz zu den Eingangs dargestellten Materialien A und B die aufwändige Bearbeitung von Plattenware und ein direkter Einsatz der so produzierten Isolierungen wird ermöglicht.
  • Durch die Möglichkeiten einer Kaschierung, Beschichtung und/oder Kapselung der genannten Formkörper wird eine hohe Abriebfestigkeit der Oberfläche gewährleistet. Ein weiterer Vorteil eines Herstellungsprozesses liegt darin, dass eine Kaschierung o.ä. ohne zusätzliche Arbeitsschritte im Formgebungsprozess aufgebracht werden kann.
  • Hervorzuheben ist die geringe Dichte des Hochtemperaturisolators als Verbund bei ausreichender Druckstabilität und Vibrationsbeständigkeit, im Gegensatz zu den Eigenschaften der Materialien A und B. Durch zusätzliche Kaschierung, Beschichtung sowie Kapselung des Aerogelbetons kann ein Ausrieseln des Produktes verhindert werden, z.B. verursacht durch Anwendungen mit Vibrationsbelastung, wie aus dem Automobilbereich her bekannt.
  • Eine weitere Besonderheit der Erfindung ist die hohe Frühfestigkeit des Verbundes, was ein frühes Entformen und einen zeitnahen Einbau der Produkte begünstigt. In einem nicht weiter dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein erfindungsgemäßer Hochtemperaturisolator als 3D-Formteil mit Kaschierung als Schutzbauteil nahe eines Krümmers an einer Verbrennungskraftmaschine eingesetzt. Dazu wird ein Vliesbeutel mit dem vorstehend beschriebenen Beton-Gemisch gefüllt und in eine 3D-Form zur Formgebung zwischen einem Ober- und einem Unterteil sowie zum Aushärten eingelegt. Nach einer durch Additive einstellbaren Wartezeit von z.B. 2 Stunden kann das Bauteil bereits aus der Form mit ausreichender Form- und Strukturstabilität entnommen werden. Anschließend härtet das Bauteil selbstständig komplett aus. Dadurch können Lager- und Werkzeugkosten reduziert werden. Schließlich enthält eine erfindungsgemäße Hitzeschutzvorrichtung keine gesundheitsschädlichen Stoffe.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Wärmeabschirmung
    1a
    ebenes Plattenteil
    1b
    dreidimensional geformtes Oberflächenprofil
    2
    anorganisches Bindemittel
    3
    Aerogel-Partikel vorbestimmter Größe
    4
    Abdeckschicht
    5
    Kaschierung aus einem porösen anorganischen Material
    6
    Mischschicht / Durchdringung
    7
    Spalt / Übergang
    8
    9
    10
    Festoxidbrennstoffzelle
    11
    Innen-Käfig
    12
    Außen-Käfig
    13
    Anschlüsse
    14
    Rohrleitung für die Ver- und Entsorgung
    15
    Kern der Festoxidbrennstoffzelle 10
    A
    bekanntes Vergleichsmaterial
    B
    bekanntes Vergleichsmaterial
    C
    bekanntes Vergleichsmaterial
    D
    erfindungsgemäßes Material
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102012223864 B3 [0035]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • Buratti, Cinzia, et al., et al. Development of innovative aerogel based plasters preliminary thermal and acoustic performance evaluation. Sustainability. 6, 2014, Bd. 9, S. 5839–5852 [0015]

Claims (10)

  1. Hochtemperaturisolator, der einen Aerogel-Bindemittel-Verbundwerkstoff umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochtemperaturisolator als dreidimensional geformtes Oberflächenprofil (1a, 1b) in Form eines endgeometrienahen Formkörpers für einen Einsatz als Hitzeschutz bzw. Wärmeabschirmung (1) ausgebildet ist und eine Matrix aus einem anorganischen Bindemittel (2) und Aerogel (3) umfasst.
  2. Hochtemperaturisolator nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochtemperaturisolator eine Beschichtung oder Abdeckschicht (4) aufweist und/oder gekapselt ausgeführt ist.
  3. Hochtemperaturisolator nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung oder die Abdeckschicht (4) im Wesentlichen umschließend ausgebildet ist.
  4. Hochtemperaturisolator nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckschicht (4) als Kaschierung (5) ausgeführt ist, wobei die Kaschierung aus einem porösen anorganischen Material besteht.
  5. Hochtemperaturisolator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochtemperaturisolator als Wärmeabschirmung (1) in Form eines ebenen Plattenteils (1a) oder eines dreidimensional geformten Oberflächenprofils (1b) ausgebildet ist.
  6. Verfahren zur Herstellung eines Hochtemperaturisolators nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Zement, Wasserglas und/oder Beton als anorganische Bindemittel (2) unter Zugabe von Aerogel (3) in eine dreidimensionale Form gegeben wird und aushärtet.
  7. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass Pigmente mit IR-absorbierenden oder IR-reflektierenden Eigenschaften der Matrix des Hochtemperaturisolators beigemischt oder an bzw. auf der Wärmeabschirmung (1) als Beschichtungsmittel verwendet werden.
  8. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Additive Dispergiermittel, Erhärtungsbeschleuniger, Verflüssiger, Entschäumer und Ähnliches dem Material der Matrix hinzugegeben werden.
  9. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für verbesserte mechanische Eigenschaften des Hochtemperaturisolators Fasern, und insbesondere AR-Glasfasern verschiedener Längen und Dicken, in die Matrix eingebracht, bei der Herstellung eingemischt oder nach Art eines Prepregs eingesetzt und von der Matrix umschlossen bzw. von dieser durchdrungen werden.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verdichtung des frischen, in Form gebrachten, Aerogel-Betons über das Aufbringen einer Kraft, durch Vibration oder einer Kombination der beiden Verfahren erfolgt.
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